红吉水库坝基防渗设计方案论证苗埃厚 【设计与施工】 红吉水库坝基防渗设计方案论证 苗埃厚 （呼和浩特托克托县水务局水土保持工作站，内蒙古托县０１０２００） ［摘 要］ 红吉水库工程位于呼和浩特市赛罕区榆林镇南的大黑河干流上，为大（２）型水库。文章 阐述了水库坝基的方案设计及效果。 ［关键词］ 红吉水库；坝基；防渗 中图分类号：ＴＶ ６２ 文章标识码：Ｂ 文章编号：１００９—００８８（２０１６）１１—００１１—０２ Ｏ 眦 １ 工程简介 拟建的红吉水库工程主要任务是以城市供水为 主，兼顾农业灌溉、生态建设及旅游等综合利用。红吉 灌溉用水６２２．２万ｍ ／ａ。红吉水库建成后，其美丽的 湖光山色必然会带动地方旅游业的进一步发展。 红吉水库为粘土心墙砂砾石坝，由于水库地处８ 度地震区，因此，对基础的稳定性要求非常高。水库下 游又靠近自治区首府呼和浩特市，大坝的安全显得尤 为重要，而基础的合理设计对于工程的安全又是重中 之重。经过分析比较，针对坝基的地质情况，对本工程 大坝的基础进行了详细的设计。 水库总库容为２．５亿ｍ ，为大（２）型水库。 根据呼和浩特市中心城区规划，市区２０２０年和 ２０３０年缺水量分别为１ ８５６万ｍ 和５ ０００万ｍ ，通过 兴建红吉水库与地下水联合调度，多年平均可为呼和 浩特市供水２ ０００万ｍ ／ａ；多年平均为下游灌区提供 ３．３灌溉水利用系数的计算 由公式－ｑ渠道：（Ｑ下／Ｑ上）Ｌ／ＡＬ计算得１１总干混凝土段 ＝斗渠 王宝分干斗渠：０．８３４５， 网户分干斗渠＝０．８１０６ ０．９５９２，－ｑ总干土渠段＝０．９１２２。计算过程，见表６。 表６总干利用系数计算 ｍ３／ｓ）量（ｍ３／８） 用系数 ２ １３７０ ２ １９２１ ２ ６７９３ ２ ７３９１ ２ ６７８３ ２ ７０４８ ２ ９６９４ 支渠１１总干８支渠＝０．８６５２５， １１王宝分干１３支渠＝０．８７７８， １１网户分于４支渠＝０．８８２１。 度（ｍ ５００ ５００ ５００ ５００ ５００ ５００ ５００ ２ ０９８６ ２ ｌ５７７ ２ ６６８５ ２ ７３２２ ２ ５２３５ ２ ６７８３ ２ ８１５５ ０ ９８２０ ０ ９８４３ ０ ９９６０ ０ ９ ５ ０ ９４２２ ０ ９９０２ ０ ９４８２ ９００ ９０Ｏ ９６Ｏ ９０Ｏ ９００ ９ＯＯ ９００ ０ ９６７６４ ０ ９７１７５ ０ ９９２７６ ０ ９９５４９ ０ ８９５９４ ０ ９８２３９ ０ ９０６７３ 分干渠１１王宝分干渠＝Ｚ－ｎ渠道ｉＬｉ／Ｌ＝０．９１３２， 网户分干渠：∑１１渠道ｉＬ．／Ｌ＝０．９１１５ ２ ５５２９ ２ ５４８０ ２ ４６９６ ２ ４８９２ ２．５８７２ １．６３６４ １ ５４２４ ２ ０４５３ ２ ０３１５ ２ ２０５０ ２．２６３８ ２ ｌ８５４ ２ ２５ｌ】０ ９６７４ ０ ９７６９ ０ ９８８８ ０ ９６２６ ０ ９２３７ ０ ９５５１ ０ ９５７１ ０ ９１４６ ０ ９８８０ ０ ９６２９ ０ ９２６２ ５００ ５１３１３ ５００ ３５０ ３５０ ３５０ ３５０ ３５０ ３５０ ３５０ ３５０ ９００ ９００ ９００ ６００ ６０１）６００ ６００ ６００ ６００ ６００ ６００ ０ ９４１２７ ０ ９５８４６ ０ ９７９７８ ０ ９３５９６ ０ ８６９１１ ０ ９２３１１ ０ ９２６３９ ０ ８５３６６ ０．９７９４７ ０ ９３６３４ ０ ８７３５０ ４ 结语 通过王石灌区的渠道水利用系数的测定，我们可 以看到灌区的干渠、支渠、斗渠的利用系数可以达到 ０．８０～０．９５，并距离渠首越远渠道水利用系数越低，对 总千 ２ ６１６６ １．６９９９ １ ６６９９ ２ ｌ４１３ ２１２２７ ２．４１０８ ２ ２９１２ ２ ２６９７ ２ ４３０４ 于不同类型渠道其渠道水利用率也有很大区别。这对 灌区渠道的改造及未来水资源的充分利用提供了可靠 的依据。 收稿日期：２０１６—１０—２３ 干渠渠道水利用系数为 干渠渠道＝∑１１渠道ｉＬｉ／Ｌ＝ ０．９３５３５ （编校：郭宝丽） 同理，计算出分干渠、支渠、斗渠渠道水利用系数 分别为 作者简介：李东奎（１９７５一），男，工程师，主要从事水文测 验、整编等工作。 １２ 内蒙古水利 ２０１６年第１１期（总第１７１期） ２坝基防渗设计 ２．１处理方案选择 ２．１．１ 坝基清理 足此要求，因此，帷幕灌浆应采用超细水泥或化学灌 浆。 通过上述比较可知，由于帷幕灌浆所采用的浆材 为超细水泥或化学材料，根据其他工程的经验看，其工 根据地勘报告的描述，主河床漫滩表层分布约 ０．３～０．５ ｍ厚洪水淤积的粉细砂层，局部较厚，阶地 部分表层含有大量的植物根系。这些土质均不能作为 程造价要远远超过混凝土防渗墙方案，而且施工难度 较大，防渗效果不易保证。根据《碾压土石坝设计规 范》ＳＬ２７４—２００１，国内在砂砾石中作灌浆帷幕，１９５８ 年以来成功的只有密云、下马岭和岳城水库，近年来基 坝基，应清除，本次设计清基深度为０．８～１．２ ｍ，坝基 座落在清基后的砂砾石层上。 ２．１．２坝基覆盖层处理 （１）根据勘察资料，坝基覆盖层主要为颗粒粗大 的砂砾卵石，厚度为７．８—４１．９ ｍ，渗透性大，且层间 没有连续稳定的隔水层。为了保证水库的正常运行， 本次设计对坝基全部覆盖层采取防渗处理措施，以解 决渗透稳定及渗漏损失问题。 （２）处理方案的比较与选择。根据坝址区松散地 层的分布及结构，结合目前国内深厚砂砾石基础防渗 处理技术的发展水平及类似工程的经验，本阶段选择 了２种处理方案：混凝土防渗墙和帷幕灌浆比较，以确 定经济合理的防渗处理方法。 混凝土防渗墙方案。混凝土防渗墙中心线在坝轴 线上游侧，相距２．５ ｍ，墙底深人岩石１．０ ｍ，墙厚为 ０．８ ｍ。 帷幕灌浆方案。首先要进行砂砾石覆盖层可灌性 分析。 可灌比判别：根据覆盖层的颗分资料，若灌浆材料 选用普通硅酸盐水泥则地层的可灌比为：Ｍ＝２．１。由 可灌比Ｍ可知，上述地层若选用普通硅酸盐水泥作为 灌浆材料，地层可灌性极差，不能达到有效灌浆的目 的。而粘土的颗粒很细，其ｄ８５一般可达到０．０２ ｍｍ， 因此对同样的砂砾层，如果采用粘土浆，其可灌比为： Ｍ＝８。 由此可见，如采用纯粘土浆，灌注比仅为８，也不 满足规范的要求，而规范要求对砂砾层进行帷幕灌浆 不能单纯用粘土浆，需要用水泥粘土浆，这样水泥粘土 浆的可灌比就小于８。因此，水泥粘土浆的可灌性也 较差。应采用超细水泥灌浆或化学灌浆。 根据小于０．１ ｍｍ颗粒的含量判别：坝基覆盖层 中小于０．１ ｍｍ颗粒的含量为１５．９％。根据《碾压土 石坝设计规范》ＳＬ２７４—２００１，０．１ ｍｍ颗粒的含量小 于５％的地层一般可灌入水泥粘土浆，本工程不能满 本上没有用此法进行砂砾石坝基处理。另外，《碾压 土石坝设计规范》ＳＬ２７４—２００１Ｐ２５第６．２．６条提出： 砂砾石层深度在８０ ｍ以内，可采用混凝土防渗墙；砂 砾石层很深时，可采用帷幕灌浆。而混凝土防渗墙的 技术比较成熟，目前国内类似工程采用混凝土防渗墙 进行处理的比较多，而且效果均比较好，防渗效果比较 容易保证，因此，为保证工程安全，本工程大坝基础覆 盖层防渗处理采用防渗墙方案。 ２．２坝基防渗设计（混凝土防渗墙设计） 墙厚的确定，按墙体承受的水力梯度计算。Ｊ 与 墙体材料关系特征，见表１。 表１ Ｊ 与墙体材料关系 墙体材料 水泥、砂石、粘＋ 允许比降 ８０—１【ｘ】 防渗墙名称 混凝土防渗墙 计算公式：Ｂ＝ Ｊ 式中Ｈ一混凝土防渗墙承受水头，Ｈ取５９．０ ｍ； Ｊ 一墙体允许的水力梯度。 按混凝土防渗墙设计，Ｂ＝０．５９～０．７４ ｍ。 ３坝基防渗设计结论 由于水库地处８度地震区，保护对象特别重要，故 推荐墙厚为０．８ ｍ的方案。根据已建工程经验，此方 案是安全可行的，可确保水库建成后坝基的渗透稳定 性及有效控制坝基渗流量。 通过已建成大坝运行的实际情况来看，本工程大 坝基础处理设计是合理的，可达到预期的稳定性及防 渗效果，在类似工程中值得借鉴。 （编校：王字霞） 收稿日期：２０１６—１０—１５ 作者简介：苗埃厚，现从事水土保持工作。